L'invention est relative à un dispositif de protection sélective à disjoncteurs limiteurs disposés en série à plusieurs niveaux d'un circuit électrique de puissance, chaque disjoncteur comprenant une commande de déclenchement et des moyens d'ouverture rapide des contacts en cas de défaut, ledit dispositif étant agencé pour ouvrir rapidement les contacts de l'ensemble des disjoncteurs traversés par le courant de défaut aux différents niveaux.
Un dispositif de protection sélective du genre mentionné est décrit dans le brevet français N" 2201566. Le dispositif connu permet une ouverture rapide des contacts indépendamment de la commande de déclenchement du disjoncteur, de manière à insérer dès l'apparition du défaut une série d'arcs qui provoque une limitation notable du courant. Après coupure du courant, les contacts des disjoncteurs en série se referment automatiquement si un ordre de déclenchement n'a pas été transmis à leurs déclencheurs respectifs. Le dispositif comprend un circuit d'interconnexion, transmettant un ordre de déclenchement au disjoncteur situé directement en amont du défaut et uniquement à ce disjoncteur, lequel reste en position ouverte tandis que les autres disjoncteurs se referment automatiquement pour alimenter les parties du réseau qui ne sont pas affectées par le défaut.
Le dispositif connu présente l'inconvénient de nécessiter une interconnexion des disjoncteurs par des fils pilotes, ce qui limite ses possibilités d'emploi à des installations nouvelles, dont l'ensemble des disjoncteurs appartenant à la protection sélective sont disposés dans une même zone.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et de permettre la réalisation d'un dispositif de protection sélective à disjoncteurs limiteurs équipés d'une commande intrinsèque de déclenchement sélectif.
Le dispositif est caractérisé par le fait que lesdits moyens d'ouverture rapide de chaque disjoncteur sont agencés pour autoriser une refermeture rapide des contacts de celui-ci lorsque la valeur du courant décroît au-dessous d'un seuil prédéterminé, et par le fait que la commande de déclenchement de chaque disjoncteur comprend un compteur de cycles successifs d'ouverture et de fermeture rapide des contacts de celui-ci pour provoquer le déclenchement définitif après un nombre prédéterminé de cycles, de manière à maintenir ouverts les contacts du disjoncteur correspondant après ledit nombre prédéterminé de cycles.
L'ouverture des contacts des disjoncteurs traversés par le courant de défaut est spontanée et les contacts sont maintenus ouverts tant que le courant de défaut n'est pas coupé. Cette ouverture est indépendante du dispositif de déclenchement piloté par le compteur associé à chaque disjoncteur. Les contacts se referment automatiquement quand le défaut disparaît si le compteur n'a pas transmis un ordre de déclenchement.
Les compteurs des différents disjoncteurs peuvent être préréglés, de manière à transmettre un ordre de déclenchement dès le début du premier cycle d'ouverture et de fermeture rapide des contacts pour le disjoncteur disposé à proximité de la charge alimentée, les compteurs du niveau directement en amont étant préréglés pour un déclenchement dès le début du deuxième cycle et ainsi de suite, chaque changement de niveau correspondant à une augmentation d'un unité du réglage du compteur. Un défaut au niveau de la charge provoque l'ouverture de l'ensemble des disjoncteurs alimentant la charge, le compteur du disjoncteur aval transmettant immédiatement un ordre de déclenchement à ce disjoncteur, de manière à maintenir les contacts ouverts.
Dès la coupure du courant, les disjoncteurs en amont voient leurs contacts se refermer automatiquement et rester en position fermée, aucun courant de défaut ne les traversant. Un tel défaut est donc éliminé dès le premier cycle ou la première impulsion de déclenchement. Dans le cas d'un défaut à un niveau supérieur d'une unité, seuls les contacts des disjoncteurs de ce niveau et d'un ordre supérieur s'ouvrent dès l'apparition du défaut. Les contacts se referment tous automatiquement, aucun compteur n'ayant transmis un ordre de déclenchement. Dès le début du deuxième cycle d'ouverture, provoqué par la persistance du défaut, le compteur préréglé au niveau 2 transmet un ordre de déclenchement à ce disjoncteur, de manière à maintenir les contacts en position ouverte.
Dès la coupure du courant, les contacts des disjoncteurs d'un niveau en amont se referment et sont maintenus en position fermée d'alimentation de la partie intacte du réseau. On comprend qu'un défaut n'est définitivement éliminé qu'à la suite d'une succession de cycles ouverture-fermeture, correspondant à des battements des contacts, cycles d'autant plus nombreux que le niveau auquel apparaît le défaut est lui-même plus élevé. Les ondes successives de courant limité dues aux différents cycles ouverture - fermeture des contacts sont acceptables dans les installations usuelles et notablement moins néfastes qu'une persistance d'un courant de défaut non limité pendant une durée nettement supérieure, inévitable dans une protection usuelle à déclenchement temporisé.
On connaît un dispositif de protection du type chronométrique permettant l'utilisation de disjoncteurs limiteurs à ouverture rapide des contacts. Le battement des contacts des disjoncteurs s'effectue indépendamment de leurs commandes de déclenchement dont les temporisations sont échelonnées de 10 ms en 10 ms à mesure que l'on remonte de l'aval vers l'amont. Cet intervalle de 10 ms devrait, pour un bon fonctionnement du système, correspondre à la période propre de battements de tous les disjoncteurs employés sur le réseau, ce qui est évidemment impossible à obtenir, cette période dépendant des calibres des appareils et variant avec le type de défaut sur un appareil donné.
Il en résulte que, si la période propre est supérieure au temps de 10 ms, un déclenchement peut intervenir prématurément, et la sélectivité peut ne pas être respectée. Si au contraire elle est inférieure à 10 ms, un disjoncteur situé dans une position amont pourra être amené à effectuer plus de battements que ne le voudrait son emplacement, d'où une usure plus grande de ses contacts et une perturbation inutilement prolongée sur le réseau.
La présente invention présente l'avantage de ne pas nécessiter des disjoncteurs personnalisés à chaque niveau, I'adaptation s'effectuant lors du montage par un simple réglage du compteur.
Une installation existante peut être transformée par simple remplacement des disjoncteurs, qui eux-mêmes sont d'un type standard, rapides limiteurs, le compteur étant adjoint d'une manière quelconque.
Le compteur de battements des contacts peut être mécanique ou électrique, d'un type bien connu, et il peut être équipé d'un dispositif de remise à zéro intervenant lors d'une interruption de la succession des battements. Ce dispositif a pour but d'éviter à un appareil réglé au niveau n de provoquer le déclenchement après n impulsions non engendrées par le même défaut.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels:
la fig. 1 représente un schéma monophasé d'une installation de distribution;
la fig. 2 est une vue schématique d'un disjoncteur limiteur à compteur mécanique incorporé;
la fig. 3 est un schéma synoptique d'un compteur électronique, selon une variante de réalisation de l'invention.
La fig. I montre un circuit de puissance en arbre 11 alimenté par une source de courant, schématiquement représentée par un transformateur 10, présentant trois niveaux ou étages A, B, C, comportant chacun différentes branches, une branche 12 à l'étage A, deux branches 14, 16 à l'étage B et quatre branches 18, 20, 22, 24 à l'étage C, alimentant directement différentes charges 26, 28, 30, 32. Dans chaque branche 12 à 24 est inséré un disjoncteur respectivement 34 pour l'étage A, 36, 38 pour l'étage B, 40, 42, 44, 46 pour l'étage C. Les disjoncteurs 34 à 46 des étages A, B, C sont du type à ouverture rapide des contacts, qui sera décrit par la suite plus particulièrement en référence à la fig. 2. Ils peuvent être équipés d'une commande manuelle ou à distance (non représentée) et de déclencheurs usuels, par exemple thermiques, qui ne seront pas décrits.
Chaque disjoncteur 34 à 46 est doté d'un déclencheur respectivement 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, provoquant l'ouverture définitive des contacts du disjoncteur associé. Chaque disjoncteur comporte de plus un compteur 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74 des cycles successifs d'ouverture et de fermeture rapides des contacts du disjoncteur associé et transmettant un ordre de déclenchement au déclencheur correspondant 48 à 60, après un nombre prédéterminé de tels cycles. Les compteurs 68 à 74 du niveau C sont réglés pour un déclenchement dés le début du premier cycle d'ouverture des contacts des disjoncteurs 40 à 46, de manière à empêcher toute fermeture des contacts. Ils transmettent donc un ordre de déclenchement dès le premier battement des contacts des disjoncteurs.
Les disjoncteurs 36, 38 ont leurs compteurs 64, 66 réglés à un niveau 2, de manière à provoquer le déclenchement dès la deuxième impulsion, c'est-à-dire dès le début du deuxième cycle de battement des contacts des disjoncteurs 36, 38. D'une manière analogue, le disjoncteur 34 est déclenché par un ordre du compteur associé 62 dès le troisième battement de ses contacts.
Les disjoncteurs 34 à 46 sont tous du même type, et seul l'un des pôles d'un tel disjoncteur est décrit plus particulièrement en référence à la fig. 2. Un pont de contact mobile 140 coopère avec des contacts fixes 144, 146 terminant des conducteurs d'amenée et de sortie 148, 150 du disjoncteur. Un circuit magnétique fixe 152 entoure les conducteurs 148, 150 et coopère avec une armature mobile 154 séparée, en position fermée du pont de contact 140, du circuit magnétique 152 par un entrefer 156. L'armature 154 est sollicitée en position écartée du circuit magnétique 152 par un ressort 145 et porte une tige de commande 141 susceptible de coopérer après une course morte, correspondant à l'intervalle 147, avec le pont de contact 140 pour provoquer l'ouverture de ce dernier.
Le pont de contact 140 est solidarisé unidirectionnellement par une tige 142 se terminant par une butée 170 avec un coulisseau 166 de commande d'ouverture. Un ressort de compression 172, inséré entre le coulisseau 166 et le pont de contact 140, sollicite ce dernier en position d'écartement maximal, limitée par la butée 170, du coulisseau 166. Un ressort de compression 174 en appui d'une butée fixe 176 sollicite le coulisseau 166 vers le haut, sur la fig. 2, c'est-à-dire en direction d'ouverture du pont de contact 140. Le coulisseau 166 coopère avec un mécanisme de déclenchement à bielle brisée 168 prenant appui sur un point fixe ou semi-fixe 180. La bielle brisée 168 est maintenue en position de verrouillage du coulisseau 166 par butée d'un nez 182 contre un levier d'accrochage 184 monté à pivotement sur un axe 186.
Un disjoncteur du genre indiqué est décrit dans le brevet précité, auquel on se reportera avantageusement pour de plus amples détails. On rappelle qu'une ouverture rapide des contacts par déplacement du pont de contact 140 est obtenue, indépendamment de la commande de déclenchement à bielle brisée 168, par attraction de l'armature 154 par le circuit magnétique 152 excité par un courant de défaut circulant par les conducteurs d'amenée 148, 150. Si la commande de déclenchement à bielle 168 n'est pas actionnée, le pont de contact 140 se referme automatiquement, après disparition du courant de défaut libérant l'armature 154, sous l'action du ressort de rappel 172. Dans le cas d'un déclenchement par brisage de la bielle 168, le coulisseau 166 est déplacé vers le haut et maintient ainsi le pont de contact 140 en position ouverte.
Sur la fig. 2, un compteur mécanique, désigné par le repère général 188, est associé au disjoncteur, de manière à compter les cycles de déplacement du pont de contact 140 et à actionner après un nombre de cycles prédéterminé le levier d'accrochage 184 libérant le nez 182, autorisant le brisage de la bielle 168. Le compteur 188 comporte deux tiges coulissantes 190, 192 montées dans un carter 194. La tige coulissante 190 est rigidement reliée par une barre 196 au pont de contact 140 et se déplace avec ce dernier. Sur la tige 190 est monté à pivotement sur un axe 198 un cliquet 200 dont le nez 202 est susceptible de s'engager dans les dents d'une crémaillère 204 ménagée sur la tige coulissante 192 en regard de la tige 190.
Les tiges 192 et 190 s'étendent parallèlement; la liaison unidirectionnelle à cliquet 200 et crémaillère 204 permet une solidarisation dans le sens de déplacement correspondant à l'ouverture du pont de contact 140. Une saillie 206 du cliquet 200 est engagée par une lame élastique 208, qui provoque en début de course de coulissement de la tige 190 un pivotement et un engagement du cliquet 200 avant d'autoriser, au cours du mouvement poursuivi, un échappement de la saillie 206. La tige 192 est sollicitée en position de repos en appui contre une butée réglable 210, par un ressort de compression 212 prenant appui sur un collet 214. La tige coulissante 192 se termine par un poussoir 216 susceptible d'engager l'extrémité du levier pivotant d'accrochage 184.
La tige coulissante 192 coopère avec un dispositif ralentisseur 218 par un accouplement unidirectionnel à cliquet 220 actif dans un sens de déplacement de la tige 192 indiqué par la flèche sur le dessin, tendant à amener la tige en butée dans la position représentée sur la fig. 2. Le dispositif ralentisseur 218 comporte un train d'engrenages multiplicateur 222, 224 entraînant en rotation une roue crantée 226 coopérant avec un dispositif à échappement 228 par mouvement coulissant de va-et-vient. Un tel dispositif ralentisseur est bien connu en soi et par exemple décrit dans le brevet français N" 1333758 auquel on se référera pour plus de détails. Le cliquet 220 autorise un mouvement libre de la tige coulissante 192 en direction opposée à celle de la flèche en direction du levier pivotant 184, un mouvement inverse étant freiné par le dispositif ralentisseur 218.
Le compteur 188 fonctionne de la manière suivante:
Un mouvement d'ouverture du pont de contact 140 provoque un déplacement de la tige coulissante 190 et un engagement du cliquet 202 dans les dents de la crémaillère 204 entraînant la tige coulissante 192 en direction opposée à celle de la flèche. La tige coulissante 192 se déplace donc en direction du levier pivotant 184 d'une distance correspondant sensiblement à la course d'ouverture des contacts 140. Lors du mouvement de fermeture du pont de contact 140, la tige coulissante 190 est ramenée en position d'origine, le cliquet 202 rompant la liaison avec la tige 192. Cette dernière, sous l'action du ressort 212, tend à se déplacer en direction inverse, indiquée par la flèche sur le dessin, un tel mouvement étant entravé et ralenti par le ralentisseur 218 entraîné par l'engagement du cliquet 220.
La temporisation de retour à zéro de la tige coulissante 192 par le ralentisseur 218 est suffisante pour empêcher un déplacement notable de la tige 192 entre deux déplacements successifs du pont de contact 140 s'ouvrant sur un défaut persistant. Lors du deuxième cycle de déplacement du pont de contact 140, la tige coulissante 192 est déplacée d'un deuxième cran, de la manière indiquée ci-dessus. Il est facile de voir que l'espace ménagé entre le poussoir 216 et le levier pivotant 184 détermine le préréglage du compteur 188, de manière à provoquer le déclenchement par pivotement du levier 184 à la suite d'un, de deux ou de plusieurs cycles de déplacement du pont de contact 140. L'écartement initial du poussoir 216 est réglable par déplacement de la butée 210.
Les battements successifs du pont de contact 140 sont intégrés par le système à cliquet et crémaillère 202, 204, une interruption des battements entraînant un retour à zéro du compteur 188 par un déplacement ralenti par le ralentisseur 218.
Le dispositif de protection sélective fonctionne de la manière suivante:
Les compteurs 68, 70, 72, 74 de l'étage C sont réglés de manière à engager dès le premier déplacement vers la position d'ouverture du pont de contact 140 le levier pivotant 184 libérant le nez 182. Les compteurs 64, 66 de l'étage B sont réglés pour provoquer le déclenchement lors du deuxième cycle de déplace ment du pont de contact 140. Le compteur 62 de l'étage A provoque le déclenchement lors du troisième cycle.
Dans le cas d'un défaut apparaissant par exemple au point X au voisinage de la charge 32, les disjoncteurs en série 34, 38, 46, traversés par le courant de défaut s'ouvrent rapidement par attraction des armatures 154 par les circuits magnétiques 152.
L'insertion des trois arcs tirés entre les contacts de ces disjoncteurs provoque un effet de limitation notable du courant. Le compteur 74 du disjoncteur 46 envoie simultanément un ordre de déclenchement par pivotement du levier 184 et une ouverture définitive du pont de contact 140 par déplacement du coulisseau 166, de la manière décrite ci-dessus. Le disjoncteur 46 est donc maintenu en position ouverte tandis que les contacts des disjoncteurs 34 et 38 se referment dès la disparition du courant de défaut. Les compteurs 66 et 62, respectivement réglés pour deux et trois cycles, n'ont pas actionné le dispositif de déclenchement de ces disjoncteurs 34, 38, lesquels se referment. Le défaut étant éliminé, les contacts restent en position fermée et le compteur est ramené dans sa position d'origine progressivement par déplacement de la tige coulissante 192 freiné par le ralentisseur 218.
Le système décrit ci-dessus reste bien entendu valable si l'élément moteur initial est constitué par la partie mobile d'un déclencheur électromagnétique mécaniquement indépendant du pont de contact. Le compteur 188 peut être réalisé de toute manière opérante et être actionné indirectement, par exemple électromagnétiquement, par les impulsions de courant dues aux cycles d'ouverture et de fermeture rapides des contacts 140, 144, 146. En référence à la fig. 3 est décrit par la suite un compteur électronique piloté directement par les impulsions de courant, mais il est clair que ce compteur peut être actionné par le déplacement du barreau I40, par l'intermédiaire d'un détecteur de proximité.
Un transformateur de courant 230, constitué par un tore traversé par le conducteur 148, porte deux enroulements secondaires; I'un 232 de mesure et l'autre 234 d'alimentation du compteur électronique. L'enroulement 232 est relié à un déclencheur à bascule 236, qui envoie une impulsion calibrée à un compteur binaire 238 chaque fois que le courant dans le conducteur 148 franchit un seuil donné, obligatoirement inférieur au courant provoquant l'ouverture rapide des contacts du disjoncteur. Le compteur 238 avance d'un pas binaire à chaque impulsion. Le compteur 238 est relié à une matrice de décodage 240 pilotée par un système de présélection 242, pour sélectionner le nombre d'impulsions et, à l'intersection, émettre un ordre de commande à une bascule 244 de déclenchement qui attaque le relais du déclencheur 48 à 60 du disjoncteur.
Le dispositif de comptage peut disposer d'une alimentation autonome ou être alimenté par l'enroulement 234 par l'intermédiaire d'un bloc d'alimentation 246. La remise à zéro du compteur 238 est réalisée par une coupure de l'alimentation par le bloc 246, obtenue par une bascule temporisée 248 pilotée par le compteur 238.
Il est inutile de décrire en détail les composants ou éléments constitutifs du système de comptage électronique, ceux-ci étant bien connus des spécialistes.
Le compteur digital susmentionné peut également être remplacé par un compteur analogique, l'intégration des impulsions s'effectuant par exemple par la charge graduelle d'une ou de plusieurs capacités.
The invention relates to a selective protection device with limiting circuit breakers arranged in series at several levels of an electric power circuit, each circuit breaker comprising a tripping control and means for rapid opening of the contacts in the event of a fault, said device being arranged to quickly open the contacts of all the circuit breakers through which the fault current passes at the different levels.
A selective protection device of the type mentioned is described in French patent No. 2201566. The known device allows rapid opening of the contacts independently of the circuit breaker tripping command, so as to insert a series of faults as soon as the fault appears. arcs which cause a noticeable limitation of the current. After cutting the current, the contacts of the circuit-breakers in series close automatically if a trip order has not been transmitted to their respective trip units. The device includes an interconnection circuit, transmitting a tripping order to the circuit breaker located directly upstream of the fault and only to this circuit breaker, which remains in the open position while the other circuit breakers close automatically to supply the parts of the network which are not affected by the fault.
The known device has the drawback of requiring the circuit breakers to be interconnected by pilot wires, which limits its possibilities of use to new installations, all of the circuit breakers belonging to the selective protection of which are placed in the same zone.
The object of the present invention is to remedy this drawback and to allow the production of a selective protection device with limiting circuit breakers equipped with an intrinsic selective tripping control.
The device is characterized by the fact that said rapid opening means of each circuit breaker are designed to allow rapid reclosing of the contacts of the latter when the value of the current decreases below a predetermined threshold, and by the fact that the tripping command of each circuit breaker comprises a counter of successive opening and rapid closing cycles of the contacts of the latter to cause the definitive tripping after a predetermined number of cycles, so as to keep the contacts of the corresponding circuit breaker open after said predetermined number of cycles.
The opening of the contacts of the circuit breakers through which the fault current passes is spontaneous and the contacts are kept open as long as the fault current is not cut. This opening is independent of the tripping device controlled by the counter associated with each circuit breaker. The contacts close automatically when the fault disappears if the meter has not transmitted a tripping order.
The counters of the different circuit breakers can be preset, so as to transmit a tripping order from the start of the first cycle of rapid opening and closing of the contacts for the circuit breaker placed near the supplied load, the level meters directly upstream being preset to trigger at the start of the second cycle and so on, with each level change corresponding to a one unit increase in the counter setting. A load fault causes the opening of all the circuit breakers supplying the load, the downstream circuit breaker counter immediately transmitting a tripping order to this circuit breaker, so as to keep the contacts open.
As soon as the power is cut, the upstream circuit breakers see their contacts close automatically and remain in the closed position, no fault current passing through them. Such a fault is therefore eliminated from the first cycle or the first trigger pulse. In the event of a fault at a higher level of one unit, only the contacts of the circuit breakers of this level and of a higher order open when the fault appears. The contacts all close automatically, no meter having transmitted a tripping order. From the start of the second opening cycle, caused by the persistence of the fault, the counter preset to level 2 transmits a tripping order to this circuit breaker, so as to keep the contacts in the open position.
As soon as the power is cut, the contacts of the circuit breakers of an upstream level close and are kept in the closed position for supplying the intact part of the network. It is understood that a fault is definitively eliminated only after a succession of opening-closing cycles, corresponding to beating of the contacts, cycles all the more numerous as the level at which the fault appears is itself higher. The successive waves of limited current due to the different cycles of opening - closing of the contacts are acceptable in usual installations and notably less harmful than the persistence of an unrestricted fault current for a much longer period, inevitable in a usual tripping protection timed.
A protection device of the chronometric type is known allowing the use of limiting circuit breakers with rapid opening of the contacts. The circuit breaker contacts are beaten independently of their tripping commands, the time delays of which are staggered from 10 ms to 10 ms as one goes upstream to downstream. This 10 ms interval should, for proper operation of the system, correspond to the proper beating period of all the circuit breakers used on the network, which is obviously impossible to obtain, this period depending on the ratings of the devices and varying with the type. fault on a given device.
As a result, if the natural period is greater than the time of 10 ms, tripping may occur prematurely, and selectivity may not be respected. If, on the contrary, it is less than 10 ms, a circuit breaker located in an upstream position may be required to beat more than its location would like, resulting in greater wear of its contacts and an unnecessarily prolonged disturbance on the network. .
The present invention has the advantage of not requiring personalized circuit breakers at each level, the adaptation being carried out during assembly by a simple adjustment of the meter.
An existing installation can be transformed by simply replacing the circuit breakers, which themselves are of a standard type, rapid limiters, the meter being added in some way.
The contact beat counter can be mechanical or electrical, of a well known type, and it can be equipped with a reset device intervening when the succession of beats is interrupted. The purpose of this device is to prevent a device set at level n from causing tripping after n pulses not generated by the same fault.
Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the following description of an embodiment of the invention, given by way of example, and shown in the accompanying drawings, in which:
fig. 1 represents a single-phase diagram of a distribution installation;
fig. 2 is a schematic view of a limiting circuit breaker with incorporated mechanical meter;
fig. 3 is a block diagram of an electronic counter, according to an alternative embodiment of the invention.
Fig. I shows a shaft power circuit 11 supplied by a current source, schematically represented by a transformer 10, having three levels or stages A, B, C, each comprising different branches, one branch 12 on stage A, two branches 14, 16 on stage B and four branches 18, 20, 22, 24 on stage C, directly supplying various loads 26, 28, 30, 32. In each branch 12 to 24 is inserted a circuit breaker respectively 34 for the 'stage A, 36, 38 for stage B, 40, 42, 44, 46 for stage C. Circuit breakers 34 to 46 of stages A, B, C are of the type with rapid opening of the contacts, which will be described hereinafter more particularly with reference to FIG. 2. They can be equipped with a manual or remote control (not shown) and with usual trip units, for example thermal, which will not be described.
Each circuit breaker 34 to 46 is provided with a trip unit 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, respectively, causing the definitive opening of the contacts of the associated circuit breaker. Each circuit breaker also comprises a counter 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74 for successive rapid opening and closing cycles of the contacts of the associated circuit breaker and transmitting a trip order to the corresponding trip unit 48 to 60, after a predetermined number of such cycles. The level C counters 68 to 74 are set to trip from the start of the first contact opening cycle of circuit breakers 40 to 46, so as to prevent any contact closure. They therefore transmit a tripping order from the first beat of the circuit breaker contacts.
The circuit breakers 36, 38 have their counters 64, 66 set to level 2, so as to trigger the trip from the second pulse, that is to say from the start of the second beating cycle of the contacts of the circuit breakers 36, 38 Similarly, the circuit breaker 34 is tripped by an order from the associated counter 62 from the third beat of its contacts.
The circuit breakers 34 to 46 are all of the same type, and only one of the poles of such a circuit breaker is described more particularly with reference to FIG. 2. A movable contact bridge 140 cooperates with fixed contacts 144, 146 terminating supply and output conductors 148, 150 of the circuit breaker. A fixed magnetic circuit 152 surrounds the conductors 148, 150 and cooperates with a movable armature 154 separated, in the closed position of the contact bridge 140, from the magnetic circuit 152 by an air gap 156. The armature 154 is urged in a position away from the magnetic circuit. 152 by a spring 145 and carries a control rod 141 capable of cooperating after a dead travel, corresponding to the gap 147, with the contact bridge 140 to cause the opening of the latter.
The contact bridge 140 is unidirectionally secured by a rod 142 ending in a stop 170 with a slide 166 for controlling opening. A compression spring 172, inserted between the slide 166 and the contact bridge 140, urges the latter in the position of maximum separation, limited by the stop 170, of the slide 166. A compression spring 174 bearing against a fixed stop 176 urges the slide 166 upwards, in FIG. 2, that is to say in the direction of opening of the contact bridge 140. The slider 166 cooperates with a triggering mechanism with a broken connecting rod 168 bearing on a fixed or semi-fixed point 180. The broken connecting rod 168 is held in the locking position of the slide 166 by abutting a nose 182 against a latching lever 184 pivotally mounted on a pin 186.
A circuit breaker of the type indicated is described in the aforementioned patent, to which reference will advantageously be made for further details. It is recalled that a rapid opening of the contacts by displacement of the contact bridge 140 is obtained, independently of the tripping control with a broken connecting rod 168, by attraction of the armature 154 by the magnetic circuit 152 excited by a fault current circulating by the supply conductors 148, 150. If the connecting rod trip control 168 is not actuated, the contact bridge 140 closes automatically, after disappearance of the fault current releasing the armature 154, under the action of the spring return 172. In the event of a release by breaking the connecting rod 168, the slide 166 is moved upwards and thus maintains the contact bridge 140 in the open position.
In fig. 2, a mechanical counter, designated by the general reference 188, is associated with the circuit breaker, so as to count the cycles of movement of the contact bridge 140 and to actuate after a predetermined number of cycles the latching lever 184 releasing the nose 182 , allowing the breaking of the connecting rod 168. The counter 188 comprises two sliding rods 190, 192 mounted in a housing 194. The sliding rod 190 is rigidly connected by a bar 196 to the contact bridge 140 and moves with the latter. On the rod 190 is pivotally mounted on an axis 198 a pawl 200 whose nose 202 is capable of engaging in the teeth of a rack 204 formed on the sliding rod 192 opposite the rod 190.
The rods 192 and 190 extend parallel; the unidirectional connection with pawl 200 and rack 204 allows a connection in the direction of movement corresponding to the opening of the contact bridge 140. A projection 206 of the pawl 200 is engaged by an elastic blade 208, which causes the sliding stroke at the start of the rod 190 a pivoting and an engagement of the pawl 200 before allowing, during the continued movement, an escape from the projection 206. The rod 192 is urged into the rest position resting against an adjustable stop 210, by a spring compression 212 bearing on a collar 214. The sliding rod 192 ends with a pusher 216 capable of engaging the end of the pivoting hooking lever 184.
The sliding rod 192 cooperates with a retarding device 218 by a unidirectional ratchet coupling 220 active in a direction of movement of the rod 192 indicated by the arrow in the drawing, tending to bring the rod into abutment in the position shown in FIG. 2. The retarder device 218 comprises a multiplier gear train 222, 224 rotating a toothed wheel 226 cooperating with an escapement device 228 by a reciprocating sliding movement. Such a retarding device is well known per se and for example described in French patent No. 1333758 to which reference will be made for more details. The pawl 220 allows free movement of the sliding rod 192 in the direction opposite to that of the arrow in direction of the pivoting lever 184, a reverse movement being braked by the retarder device 218.
Counter 188 works as follows:
An opening movement of the contact bridge 140 causes a displacement of the sliding rod 190 and an engagement of the pawl 202 in the teeth of the rack 204 driving the sliding rod 192 in the direction opposite to that of the arrow. The sliding rod 192 therefore moves in the direction of the pivoting lever 184 by a distance corresponding substantially to the opening travel of the contacts 140. During the closing movement of the contact bridge 140, the sliding rod 190 is returned to the position of. origin, the pawl 202 breaking the connection with the rod 192. The latter, under the action of the spring 212, tends to move in the opposite direction, indicated by the arrow in the drawing, such movement being hampered and slowed down by the retarder 218 driven by the engagement of the pawl 220.
The time delay for return to zero of the sliding rod 192 by the retarder 218 is sufficient to prevent a significant movement of the rod 192 between two successive movements of the contact bridge 140 opening on a persistent fault. During the second cycle of movement of the contact bridge 140, the sliding rod 192 is moved a second notch, as indicated above. It is easy to see that the space provided between the pusher 216 and the pivoting lever 184 determines the preset of the counter 188, so as to cause the triggering by pivoting of the lever 184 following one, two or more cycles. displacement of the contact bridge 140. The initial spacing of the pusher 216 is adjustable by displacement of the stop 210.
The successive beats of the contact bridge 140 are integrated by the ratchet and rack system 202, 204, an interruption of the beats causing a return to zero of the counter 188 by a movement slowed down by the retarder 218.
The selective protection device operates as follows:
The counters 68, 70, 72, 74 of the C stage are adjusted so as to engage from the first movement towards the open position of the contact bridge 140 the pivoting lever 184 releasing the nose 182. The counters 64, 66 of stage B are set to trigger the trigger during the second cycle of movement of the contact bridge 140. The counter 62 of stage A triggers the trigger during the third cycle.
In the event of a fault appearing for example at point X in the vicinity of the load 32, the series circuit breakers 34, 38, 46, through which the fault current flows, open rapidly by attraction of the armatures 154 by the magnetic circuits 152 .
The insertion of the three arcs drawn between the contacts of these circuit breakers causes a noticeable current limiting effect. The counter 74 of the circuit breaker 46 simultaneously sends a tripping order by pivoting the lever 184 and a definitive opening of the contact bridge 140 by moving the slide 166, in the manner described above. The circuit breaker 46 is therefore kept in the open position while the contacts of the circuit breakers 34 and 38 close as soon as the fault current disappears. The counters 66 and 62, respectively set for two and three cycles, have not actuated the tripping device of these circuit breakers 34, 38, which close again. The fault being eliminated, the contacts remain in the closed position and the counter is gradually brought back to its original position by displacement of the sliding rod 192 braked by the retarder 218.
The system described above remains of course valid if the initial driving element consists of the movable part of an electromagnetic trip unit mechanically independent of the contact bridge. The counter 188 can be produced in any operative manner and be actuated indirectly, for example electromagnetically, by the current pulses due to the rapid opening and closing cycles of the contacts 140, 144, 146. With reference to FIG. 3 is described below an electronic counter controlled directly by the current pulses, but it is clear that this counter can be actuated by the displacement of the bar I40, via a proximity detector.
A current transformer 230, consisting of a torus through which the conductor 148 passes, carries two secondary windings; One 232 for measurement and the other 234 for supplying the electronic meter. The winding 232 is connected to a toggle release 236, which sends a calibrated pulse to a binary counter 238 each time the current in the conductor 148 crosses a given threshold, necessarily lower than the current causing the rapid opening of the circuit breaker contacts. . Counter 238 advances one binary step with each pulse. The counter 238 is connected to a decoding matrix 240 driven by a preselection system 242, to select the number of pulses and, at the intersection, to issue a control command to a trigger flip-flop 244 which drives the trigger relay 48 to 60 of the circuit breaker.
The counting device can have an independent power supply or be powered by the winding 234 via a power supply unit 246. The reset of the counter 238 is carried out by cutting off the power supply by the block 246, obtained by a timed flip-flop 248 driven by counter 238.
It is unnecessary to describe in detail the components or constituent elements of the electronic counting system, these being well known to those skilled in the art.
The aforementioned digital counter can also be replaced by an analog counter, the integration of the pulses being effected for example by the gradual charging of one or more capacitors.